电气控制系统程序设计演示

（优选）电气控制系统程序设计现在是1页\一共有51页\编辑于星期四

什么是PLC?PLC是一种专门用于工业控制的计算机。早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主要用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器（Programmablelogiccontroller，略写PLC)随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为可编程控制器（Programmablecontroller，略写PC)。为区别于PersonalComputer(PC)，故沿用PLC

这个略写。2现在是2页\一共有51页\编辑于星期四PLC应用领域机床电器纺织机械塑料机械包装机械烟草机械冲压机械铸造机械运输带食品工业化学工业陶瓷工业环保设备电力自动化设备电梯中央空调真空装置恒压供水系统各种电机各种电磁阀3现在是3页\一共有51页\编辑于星期四1.抗干扰、可靠性高。2.模块化组合式结构，使用灵活方便。3.编程简单，便于普及。4.可进行在线修改。5.网络通讯功能，便于实现分散式测控系统。6.与传统的控制方式比较，线路简单。

优点4现在是4页\一共有51页\编辑于星期四PLC的结构和工作原理一、PLC结构示意图中央处理单元数据存储器输出接口地址总线控制总线数据总线编程单元灯光指示电磁阀门接触器电源输入接口模拟量输入行程开关继电器接点各种开关程序存储器警报器电机模拟量输出5现在是5页\一共有51页\编辑于星期四二、各组成部分的作用2.存储器1.CPU(1)从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令。(2)将各种输入信号取入。(3)把运算结果送到输出端。(4)响应各种外部设备的请求。RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。6现在是6页\一共有51页\编辑于星期四3.输入、输出接口：采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。输出三种形式：继电器--低速大功率 可控硅--高速大功率 晶体管--高速小功率输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。7现在是7页\一共有51页\编辑于星期四编程设备:个人计算机。4.编程设备编程软件：STEP7-Micro/WIN32PLC输入按钮接触器线圈指示灯电磁阀线圈PC/PPI通信电缆8现在是8页\一共有51页\编辑于星期四工作方式CPU：等待命令。PLC：运行（RUN)后循环扫描。

CPU从第一条指令开始执行，执行完最后一条指令又返回第一条，不断循环。一个扫描周期执行指令9现在是9页\一共有51页\编辑于星期四1.I/O点数：各128位2.程序存储器E2PROM2K3.数据存储器1K3.指令执行速度0.37s

/指令4.高速计数（30MHz)6.有中断7.可联网，离线编程S7-200主要功能有四种CPU:CPU221,CPU222,CPU224,CPU2268.可扩展9.模拟量的输入输出10.指令类型：（1）位逻辑指令（2）比较指令（3）定时器指令（4）计数器指令（5）时钟指令（6）整数运算指令（7）实数运算指令（8）数学功能指令（9）传送指令（10）表功能指令（11）逻辑运算指令（12）移位指令（13）转换指令（14）程序控制指令（15）中断/通讯指令（16）逻辑堆栈指令10现在是10页\一共有51页\编辑于星期四编程语言梯形图(LAD)顺序功能图指令表(STL)功能块图(FBD)结构文本11现在是11页\一共有51页\编辑于星期四位（触点）：寄存器和存储器的每一位都是一个“继电器触点”。触点通断与寄存器（存储器）位的赋值关系：PLC中有两类“触点”：常开触点和常闭触点。符号分别为：Q0.0Q0.0=1常开触点接通ON同时常闭触点断开Q0.0Q0.0=0常开触点断开OFF同时常闭触点接通12现在是12页\一共有51页\编辑于星期四(1)装载指令LD

（LOAD)，非装载指令LDN

（LOADNOT)

从母线开始一个新逻辑行时，或开始一个逻辑块时，输入的第一条指令。

LD：以常开触点开始LDN：以常闭触点开始可编程控制器S7-200基本指令I0.0Q0.0LDI0.0=Q0.0I0.0Q0.0LDNI0.0=Q0.0I0.0Q0.0I0.1Q0.1LDI0.0=Q0.0LDI0.1=Q0.1LDI0.0LDI0.1I0.0I0.1Q0.1I0.2输入I0.0的值，输出给Q0.0。若按钮动作（合），I0.0=1，Q0.0＝1；若按钮不动作（开），I0.0=0，Q0.0＝0。输入I0.0的值并取反，输出给Q0.0。若按钮动作（合），I0.0=1，Q0.0=0；若按钮不动作（开),I0.0=0,Q0.0=113现在是13页\一共有51页\编辑于星期四(2)输出指令＝

输出到输出寄存器，同时输出到对应的输出端口可编程控制器S7-200基本指令I0.0Q0.0LDI0.0=Q0.0若Q0.0=1，输出继电器闭合；若Q0.0=0，输出继电器释放Q0.0输出继电器Q0.0输出寄存器CPUI0.0输入寄存器14现在是14页\一共有51页\编辑于星期四逻辑关系梯形图语句表Q0.0I0.0I0.1LDI0.0AI0.1=Q0.0A当I0.0

与I0.1

都“ON”时，则输出Q0.0

“ON”。（3）与指令（A）(AND)，非与指令（AN）（ANDNOT）说明：先输入I0.0的值；再输入I0.1的值，并将I0.0和I0.1的值相与；与的结果输出到Q0.0LDI0.0ANI0.1=Q0.0AN当I0.0

“ON”，I0.1“OFF”时则输出Q0.0

“ON”。说明：先输入I0.0的值；再输入I0.1的值并取反，将I0.0的值和I0.1的取反值相与；与的结果输出到Q0.0Q0.0I0.0I0.115现在是15页\一共有51页\编辑于星期四逻辑关系梯形图语句表LDI0.0OI0.1=Q0.0O当I0.0“ON”

或者I0.1

“ON”时，则输出Q0.0

“ON”。（4）或指令（O，ON）(OR)说明：先输入I0.0的值；再输入I0.1的值，并将I0.0和I0.1的值相或；或的结果输出到Q0.0LDI0.0ONI0.1=Q0.0ON当I0.0

“ON”，或者I0.1“OFF”时，则输出Q0.0

“ON”。说明：先输入I0.0的值；再输入I0.1的值并取反，将I0.0的值和I0.1的取反值相或；或的结果输出到Q0.0Q0.0I0.0I0.1Q0.0I0.0I0.116现在是16页\一共有51页\编辑于星期四逻辑关系梯形图语句表（5）非指令（NOT）LDI0.0NOT=Q0.0NOT说明：先输入I0.0的值；再将I0.0的值求反，1变0，0变1；求反的结果输出到Q0.0将其左边电路的结果求反Q0.0I0.0NOT17现在是17页\一共有51页\编辑于星期四逻辑关系梯形图语句表LDI0.0OI0.2LDI0.1OI0.3ALD=Q0.0先“I0.0或I0.2”，再“I0.1或I0.3”，再将两块的逻辑运算结果相与，与的结果输出到Q0.0ALDOLD（6）块与指令（ALD）（7）块或指令（OLD)Q0.0I0.3I0.2I0.1I0.0I0.0Q0.0I0.3I0.2I0.1先“I0.0与I0.1”，再“I0.2与I0.3的反”，再将两块的逻辑运算结果相或，或的结果输出到Q0.0LDI0.0AI0.1LDI0.2ANI0.3OLD=Q0.018现在是18页\一共有51页\编辑于星期四电机起动停止控制梯形图I0.0Q0.0I0.1（Q0.0）助记符语句表LDI0.1OQ0.0ANI0.0=Q0.0（Q0.0）Q0.0I0.1I0.0助记符语句表LDNI0.0LDI0.1OQ0.0ALD=Q0.0“块与ALD”指令练习课堂练习:试写出语句表19现在是19页\一共有51页\编辑于星期四“块与”、“块或”指令练习：写出下列梯形图的语句表LDNI1.4AI0.3LDI3.2ANT16OLDLDNC24ONI1.2ALDOQ3.4=Q0.3（Q0.3）T16I3.2I0.3I1.4C24I1.2Q3.420现在是20页\一共有51页\编辑于星期四M3~ABCKMFUQSFR异步机的直接起动+过载保护继电器接触器控制KMSB1KMSB2FR主电路控制电路采用PLC控制时，主电路接线不变21现在是21页\一共有51页\编辑于星期四例1：异步机直接启动停止PLC控制PLCI/O分配：

I0.0:

停车SB1I0.1:启动SB2Q0.0：KM梯形图I0.0Q0.0I0.1（Q0.0）KMSB1KMSB2FR继电器接线图（对照）注意：按钮全接常开！I0.1I0.0COMOQ0.0COMIKMSB2SB1~220VPLC外部接线图FR24V22现在是22页\一共有51页\编辑于星期四异步机直接启动停止PLC控制:语句表及动作过程分析梯形图I0.0Q0.0I0.1（Q0.0）助记符语句表LDI0.1OQ0.0ANI0.0=Q0.0（1）RUN后，语句表循环执行假设SB1、SB2都不按下,…（3）假设SB2按下，…（5）假设电机启动后，再按下

SB1，…（4）假设电机启动后，SB1、SB2

都不按下，…I0.1I0.0COMOQ0.0COMIKMSB2SB1~220VPLC外部接线图FR启动停止24V23现在是23页\一共有51页\编辑于星期四PLC外部接线限制S7-200CPU224PLC控制器输入接线端子只有14点：I0.0～I0.7，I1.0～I1.5输出接线端子只有10点：Q0.0～Q0.7，Q1.0～Q1.1I0.1I0.0COMOQ0.0COMIKMSB2SB1~220VPLC外部接线图FR24V24现在是24页\一共有51页\编辑于星期四电机的正反转继电器接触器控制KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMFKMRSBRKMRM3~ABCKMFFUQSFR主电路控制电路采用PLC控制时，主电路接线不变25现在是25页\一共有51页\编辑于星期四PLCI/O分配：

SB1I0.0SBFI0.1SBRI0.2KMFQ0.0KMRQ0.1例2：三相异步电动机的正反转PLC控制KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMFKMRSBRI0.1I0.0COMOQ0.0COMIKMFSBFSB1~220VPLC外部接线图FRKMRQ0.1SBRI0.226现在是26页\一共有51页\编辑于星期四LD I0.1O Q0.0ANI0.0ANQ0.1= Q0.0LD I0.2O Q0.1ANI0.0ANQ0.0=Q0.1三相异步电动机的PLC正反转控制编程PLC梯形图I0.1Q0.0（Q0.0）（Q0.1）Q0.1I0.0I0.2Q0.1I0.0Q0.0KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMFKMRSBR27现在是27页\一共有51页\编辑于星期四（8）堆栈操作及堆栈操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）堆栈结构:共9个单元，每个单元1位堆栈操作:先进后出PUSH溢出依次向下推移一层POP依次向上推移一层无效数S0S1S2S3S4S5S6S7S8第0层－栈顶第8层－栈底28现在是28页\一共有51页\编辑于星期四（8）堆栈操作及堆栈操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）（续）CPU自动堆栈操作：（Q0.0）I0.0I0.1LDI0.0AI0.1=Q0.0输入I0.0的值，装入堆栈输入I0.1的值，将其和栈顶的值相与，与的结果装入堆栈将栈顶的值输出到Q0.0，但不破坏栈顶的值29现在是29页\一共有51页\编辑于星期四(Q0.0)(Q0.2)I0.3I0.5(Q0.1)助记符语句表LDI0.3AI0.5=Q0.0=Q0.1=Q0.2CPU自动堆栈操作：30现在是30页\一共有51页\编辑于星期四（8）堆栈操作及堆栈操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）（续）LPS指令：操作：复制栈顶第0层的值，并向下压一层S0S1S2S3S4S5S6S7S8栈顶栈底执行前S0S0S1S2S3S4S5S6S7栈顶栈底执行后31现在是31页\一共有51页\编辑于星期四（8）堆栈操作及堆栈操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）（续）LRD指令操作：复制第1层的值，装到第0层S0S1S2S3S4S5S6S7S8栈顶栈底执行前S1S1S2S3S4S5S6S7S8栈顶栈底执行后32现在是32页\一共有51页\编辑于星期四（8）堆栈操作及堆栈操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）（续）LPP指令操作：将第0层的值弹出，其他层依次上移一层S0S1S2S3S4S5S6S7S8栈顶栈底执行前S1S2S3S4S5S6S7S8无效数栈顶栈底执行后33现在是33页\一共有51页\编辑于星期四（8）堆栈操作及堆栈操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）（续）LDSn指令操作：复制第n层到栈顶，原来各层值依次下压一层例：LDS2S0S1S2S3S4S5S6S7S8栈顶栈底执行前S2S0S1S2S3S4S5S6S7栈顶栈底执行后34现在是34页\一共有51页\编辑于星期四（8）堆栈操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）举例（续）(Q0.0)(Q0.2)I0.3I0.5(Q0.1)助记符语句表LDI0.3AI0.5=Q0.0=Q0.1=Q0.2I0.1T16I0.1(Q0.0)(Q0.2)I0.3I0.5(Q0.1)LPSLRDLPPLPS：复制栈顶第0层的值，向下压一层LRD：复制第1层的值，装到第0层LPP：将第0层的值弹出，其他层依次上移一层S0S0S1LPS后S0S0S1LRD后Q0.0S0S1Q0.0后Q0.1S0S1Q0.1后S0S1S2LPP后Q0.2S1S2Q0.2后S0S1S2I0.5后35现在是35页\一共有51页\编辑于星期四（8）堆栈操作指令（LPS,LRD,LPP,LDS）举例（续）I0.1T16I0.1(Q0.0)(Q0.2)I0.3I0.5(Q0.1)LPSLRDLPPLPS：复制栈顶第0层的值，向下压一层LRD：复制第1层的值，装到第0层LPP：将第0层的值弹出，其他层依次上移一层助记符语句表LDI0.3AI0.5LPSANI0.1=Q0.0LRDAT16=Q0.1LPPANI0.1=Q0.236现在是36页\一共有51页\编辑于星期四（9）定时器及定时器指令时间常数（1-32767）定时器编号37时钟周期100ms（1）当输入触点断开，IN＝0，定时器复位，当前值＝0。（2）当输入触点接通，IN＝1，定时器开始定时，每一个时钟，当前值加1。（3）当当前值设定值时间常数时，定时器常开触点ON，常闭触点OFF。（4）定时时间=时钟周期时间常数。（5）若IN仍为1，则当前值仍继续计数，直到最大值32767。（6）若输入触点断开，定时器复位(常开触点断开，常闭触点闭合，当前值清0)。（7）当前值、设定值都是16位有符号整数。（8）时钟周期有三种，见下表：说明：INTONPT100T37通电延时定时器通电延时定时器TON断电延时定时器TOF保持型通电延时定时器TONR输入触点37现在是37页\一共有51页\编辑于星期四（9）定时器及定时器指令INTONPT100T37类型分辨率最大定时定时器号TONR1ms32.767sT0,T6410ms327.67sT1~T4,T65~T68100ms3276.7sT5~T31,T69~T95TON1ms32.767sT32,T96TOF10ms327.67sT33~T36,T97~T100100ms3276.7sT37~T63,T101~T255定时器特性表注：T0NR保持型通电延时定时器（输入触点接通时开始定时，输入触点断开时，定时器位复位，当前值不清0。若输入触点又接通，则继续定时，定时时间到，定时器位置位）

TON通电延时定时器（输入触点断开时，定时器位复位，当前值清0。输入触点接通时开始定时，定时时间到，定时器位置位）

TOF断电延时定时器（输入触点接通时，定时器位复位，当前值清0。输入触点断开时开始定时，定时时间到，定时器位置位）38现在是38页\一共有51页\编辑于星期四动作说明：当I0.1闭合后，定时器T37开始定时。经过100ms×100=10s后，T37的常开触点闭合,Q0.0=1，同时T37的常闭触点断开,Q0.1=0。定时器指令举例：LDI0.1TONT37,100LDT37=Q0.0LDNT37=Q0.1用定时器指令编写的助记符语句表INTONPT100T37(Q0.0)I0.1T37(Q0.1)T3739现在是39页\一共有51页\编辑于星期四例3：定时器应用举例(高频加热时间控制）QSFU1KMPLC分配I/O：I0.0SB1I0.1SB2Q0.0KMT37KTT37I0.0I0.1(Q0.0)I0.0Q0.0Q0.0INTONPT80T37PLC梯形图KTKTKMSB1SB2KMKM接触器控制电路8秒40现在是40页\一共有51页\编辑于星期四T37I0.0I0.1(Q0.0)I0.0Q0.0Q0.0INTONPT80T37I0.1I0.0COMOQ0.0COMI~KMSB2SB1220V24VPLC端子接线图PLC分配I/O：I0.0SB1I0.1SB2Q0.0KMT37KT高频加热时间控制LDI0.1OQ0.0ANI0.0ANT37语句表=Q0.0LDQ0.0ANI0.0TONT37,8041现在是41页\一共有51页\编辑于星期四例4：定时器应用举例：用PLC控制三相异步电动机的Y-起动。Y－起动继电器控制电路KMKTKTKMYKMYKMKMKTKMKMSB1SB2KMFRI/O分配：SB1I0.0SB2I0.1KMQ0.0KMYQ0.1KMQ0.2KTT33时间常数=500延时0.01s×500=5s42现在是42页\一共有51页\编辑于星期四用PLC控制三相异步电动机的Y-起动KMKTKTKMYKMYKMKMKTKMKMSB1SB2KMFRI/O分配：SB1I0.0SB2I0.1KMQ0.0KMYQ0.1KMQ0.2KTT33PLC梯形图T33Q0.2T33Q0.1Q0.2(Q0.1)I0.1(Q0.2)(Q0.0)I0.0Q0.0INTONPT500T33Q0.2继电器控制图43现在是43页\一共有51页\编辑于星期四用PLC控制三相异步电动机的Y-起动I/O分配：SB1I0.0SB2I0.1KMQ0.0KMYQ0.1KMQ0.2KTT33PLC接线图I0.1I0.0COMOQ0.0COMI~KMSB2SB1220V24VQ0.1KMYFRQ0.2KM清华大学电机系电工学教研组唐庆玉编2003年10月16日44现在是44页\一共有51页\编辑于星期四用PLC控制三相异步电动机的Y-起动编程根据梯形图和接线进行编程LDI0.1OQ0.0ANI0.0LPS=Q0.0ANQ0.2TONT33,500LRDANT33ANQ0.2=Q0.1LPPLDT33OQ0.2ALDANQ0.1=Q0.2PLC梯形图T33Q0.2T33Q0.1Q0.2(Q0.1)I0.1(Q0.2)(Q0.0)I0.0Q0.0INTONPT500T33Q0.2LPS：复制栈顶第0层的值，向下压一层LRD：复制第1层的值，装到第0层LPP：将第0层的值弹出，其他层依次上移一层；块与45现在是45页\一共有51页\编辑于星期四（10）计数器及计数器指令个数：与定时器共用256个，C0~C255三种类型：加计数器CTU，减计数器CTD，加减计数器CTUD说明：当复位输入（R）电路断开，CU端电路接通，CU输入有一个上升沿，计数器当前值加1。当当前值设定值PV时，计数器常开触点闭合，常闭触点打开。当R端ON时，计数器复位，当前值清0。LDI0.0LDI0.2CTDC5,100LDI0.0LDI0.2CTUC4,100LDI0.0LDI0.1LDI0.2CTUDC6,100I0.0I0.2CUCTUPV100C4R加计数器I0.0I0.2CDCTDPV100C5LD减计数器I0.0I0.2CUCTUDPV100C6RCDI0.1加减计数器说明：当CD端电路接通，CD输入有一个上升沿，从设定值开始，当前值减1。当当前值减至0时，停止计数，计数器常开触点闭合，常闭触点打开。当LD端ON时，计数器复位，设定值PV重装入当前值。说明：CU端的上升沿，当前值加1；CD端的上升沿，当前值减1。当当前值设定值PV时，计数器位置位。当R端ON时，计数器复位，当前值清0。46现在是46页\一共有51页\编辑于星期四1235049I0.0C4I0.2计数器指令梯形图与时序图I0.0I0.2CUCTUPV50C4R助记符编程LDI0.0LDI0.2CTUC4,50LDC4=Q0.1C4(Q0.1)47现在是47页\一共有51页\编辑于星期四（